DE102019005817A1 - Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche von Bauteilen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche von Bauteilen bei dem die Oberfläche des Bauteils mit Fasern bearbeitet wird und anschließend eventuell auf den Bauteilen verbleibende Faserreste beseitigt werden.Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Oberfläche des Bauteils durch Fasern im Gemisch mit einem oder mehreren für die Behandlung der Oberfläche geeigneten Wirkstoffen bearbeitet wird.Es ist ein weiterer besonderer Vorzug des Verfahrens, dass es für die Bearbeitung von Oberflächen metallischer Bauteile, von Bauteilen aus Kunststoff, aus keramischen Werkstoffen und auch für Bauteile aus organischen Materialien, wie Leder oder Holz, geeignet ist und Oberflächen entfettet, gereinigt, entgratet, entrostet, aufgeraut, geglättet oder poliert werden sollen oder die Oberfläche durch den Auftrag von Materialien zu veredeln ist.Ein weites Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens erschließt sich durch die erforderliche Endbearbeitung der Oberfläche von im 3D-Druck hergestellter Bauteile, vor allem dann, wenn es filigrane Bauteile betrifft.Insofern handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein universell anwendbares Verfahren, das mit einem vergleichsweise geringen Investitionsaufwand realisiert werden kann und den ökologischen Erfordernissen Rechnung trägt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche von Bauteilen. Es handelt sich um ein universell anwendbares Verfahren. Es ist insbesondere geeignet für das Entfetten und Reinigen der Bauteile um die für hochwertige Nachfolgeprozesse, wie das Beschichten, Kleben, oder Schweißen, erforderliche Sauberkeit zu gewährleisten. Das Verfahren ist jedoch ebenfalls anwendbar für das Entgraten, Aufrauen, Glätten und Polieren sowie das Auftragen von Materialien auf die Oberfläche der Bauteile, sowohl von metallischen als auch nichtmetallischen.
- Verfahren zur Behandlung von Oberflächen sind in vielfältiger Art und Weise bekannt. Zum Entfetten und Reinigen von Oberflächen kommen in der Regel Lösungsmittel, Tenside, Fettsäuren oder Fettsäuregemische zum Einsatz, jeweils in Abhängigkeit ob es sich um wasserbasierte, polare Verunreinigen oder um mineralölbasierte, unpolare Verunreinigungen, handelt.
- Mit derartigen Verfahren verbindet sich jedoch das grundlegende Problem, dass weitere technologische Schritte zur Behandlung der von der Oberfläche entfernten und gelösten , Bestandteile nicht zuletzt aus Gründen des Umweltschutzes unverzichtbar sind Um wirtschaftlich und ressourcenschonend zu arbeiten wird ein verhältnismäßig hoher Aufwand für das Recycling der Lösungsmittel betrieben oder werden die gelösten Bestandteile zusammen mit dem Lösungsmittel als Sondermüll behandelt. Hinzu kommt, dass es sich um investitionsintensive Anlagen handelt.
- Um die genannten Probleme zu überwinden wird zum Entfernen von Ölen, Fetten oder dergleichen hydrophoben Bestandteilen gemäß
DE 10 2004 007 809 A1 vorgeschlagen, auf die jeweils zu reinigende Oberfläche ein Trockenpulver vorgegebener Porosität unter gegebenenfalls zusätzlicher Einwirkung mechanischer Energie aufzubringen und das Trockenpulver nach der Adsorption der hydrophoben Bestandteile in den Poren wieder zu entfernen. Zum Eintragen zusätzlicher mechanischer Energie wird das zu reinigende Material einer Rüttelbewegung ausgesetzt. Es ist anzunehmen, dass dieses Verfahren vordergründig für geometrisch einfach geformte Materialien, wie Metallbänder, anwendbar ist. - Aus dem Stand der Technik ist des Weiteren bekannt, Oberflächen mechanisch und lösungsmittelfrei durch ein Strahlverfahren unter Verwendung granulierten Materials zu bearbeiten und so Material von der Oberfläche abzutragen, diese aufzurauen oder zu polieren. Weisen die zu strahlenden Oberflächen Fette, Öle, Silikonschichten, Trennmittelrückstände oder ähnliche Substanzen auf, werden zur Entfettung und Reinigung dem granulierten Material gemäß
EP 2 377 649 A1 zerkleinerte ebenfalls granulierte Additivs, wie Siliziumdioxid oder Perlitgestein, zugesetzt, die auf Grund ihrer wesentlich größeren Oberfläche gegenüber dem eigentlichen Granulat die Verunreinigungen aufnehmen und anschließend zum Beispiel durch Windsichten oder mittels eines Zyklonabscheiders mit den Verunreinigungen wieder entfernt werden. Derartige Anlagen sind vergleichsweise mit hohen Kosten verbunden. - Aus
DE 10 2017 124 555 B3 gehen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Entfetten von Kleinteilen hervor, ohne dabei Wasser oder organische Lösungsmittel einzusetzen. Gemäß der offenbarten und eingeschränkt nur für Kleinteile vorgesehenen Erfindung werden in einer Mischeinrichtung die zu entfettenden Kleinteile mit einem an sich bekannten Trockenentfettungsmittel in Kontakt gebracht, anschließend über mehrere Rüttelstationen geleitet bevor die entfetteten Kleinteile von dem Trockenentfettungsmittel wieder getrennt werden. - Eine manuelle Entfettung von Einzelstücken und Kleinserien soll unter Verwendung eines sogenannten SILfix-Pads möglich sein (Vorbehandeln & Entlacken, Kabinen-Anlagen-Technik: 16.02.2016). Die aktive Seite des die Form eines Handschuhes aufweisenden Pads besteht aus mit einem natürlichen mineralischen Pulver imprägnierten Entfettungsfilz. Die dabei auf der Oberfläche zurückbleibenden Restpartikel können mit der Microfaserrückseite des Pads aufgenommen werden.
- In Kenntnis und zur Überwindung der mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme und Nachteile besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Bearbeitung der Oberflächen von Bauteilen bereitzustellen, das für ein breites Anwendungsgebiet, wie das Entfetten und Reinigen der Bauteile sowie deren Entgraten, Aufrauen, Glätten und Polieren sowie Entrosten, geeignet ist und das zugleich effizient und umweltfreundlich ist. Des Weiteren soll es auch für die Veredlung der Oberfläche von Bauteilen anwendbar sein.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Oberfläche des Bauteils mit Fasern bearbeitet wird und anschließend eventuell auf den Bauteilen verbleibende Faserreste beseitigt werden.
- Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Oberfläche des Bauteils durch Fasern im Gemisch mit einem oder mehreren für die Behandlung der Oberfläche geeigneten Wirkstoffen bearbeitet wird.
- Üblicherweise werden als Fasern tierische, pflanzliche, mineralische, metallische und/oder synthetische Fasern eingesetzt, so beispielsweise Baumwollfasern, Bambusfasern, Hanffasern, Kokosfasern, Palmfasern, Jutefasern, Sisalfasern, Fasern aus Basaltgestein, Seide, Ziegenhaar, Rosshaar und Rinderhaar eingesetzt. Natürlich können auch verschiedene Faserarten in Kombination zur Anwendung gelangen oder Fasern unterschiedlicher Art nacheinander oder parallel für die Bearbeitung der Oberfläche eingesetzt werden.
- Vorzugsweise kommen Fasern mit einer Länge ≤ 20 mm bis hin zu Mikrofasern zur Anwendung, wobei unter Mikrofasern Fasern mit einer Feinheit geringer als 1 dtex zu verstehen sind.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens können die Fasern eine runde, flache, stern-, spiral- und/oder flockenförmige Ausbildung aufweisen und mit einheitlicher oder unterschiedlicher Faserlänge eingesetzt werden.
- Üblicherweise werden als Wirkstoff für die Behandlung der Oberfläche Entfettungspulver, abrasiv wirkende Materialien, Pflegemittel oder Poliermittel verwendet. Bei den Entfettungspulvern handelt es sich um solche bekannter Art. Als abrasiv wirkende Substanzen können natürliche Kornwerkstoffe, wie Korund oder Schmirgel, oder auch synthetische Kornwerkstoffe, wie Siliziumcarbide oder Chromoxide, eingesetzt werden. Es versteht sich, dass nach Behandlung der Oberfläche verbleibender Wirkstoff nachdem er abgesaugt, abgeblasen oder abgebürstet und erforderlichenfalls zur Reinigung einer Behandlung unterzogen wurde, zusammen mit neuem Wirkstoff oder im Gemisch mit Fasern im Kreislauf dem Prozess wieder zugeführt werden kann. Um Fasern unmittelbar mit dem Wirkstoff zu beaufschlagen kann es vorteilhaft sein, ein Binde- oder Haftmittel in einem aerosolmäßigen Zustand zu verwenden.
- Üblicherweise wird die Oberfläche der Bauteile in einer geschlossenen Kammer im Wirbelbett mit den Fasern bearbeitet, wobei der Prozess rechnergesteuert und gegebenenfalls der Bearbeitungszustand der Oberfläche durch Einsatz von Sensoren einer optischen Kontrolle unterzogen werden kann.
- Als besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung hat sich die Bearbeitung der Oberfläche unter dem Eintrag zusätzlicher Energie erwiesen.
- Üblicherweise wird die zusätzliche Energie durch Anlegen eines elektrischen Feldes mit wechselnder Polarisation, pneumatisch, durch Ultraschall und/oder mit mechanischen Mitteln eingetragen, so beispielsweise durch Anwendung eines Strahlverfahrens, wie dem Schleuderradstrahlen.
- Es ist ein weiterer besonderer Vorzug des Verfahrens, dass es für die Bearbeitung von Oberflächen metallischer Bauteile, von Bauteilen aus Kunststoff, aus keramischen Werkstoffen und auch für Bauteile aus organischen Materialien, wie Leder oder Holz, geeignet ist und Oberflächen entfettet, gereinigt, entgratet, entrostet, aufgeraut, geglättet oder poliert werden sollen oder die Oberfläche durch den Auftrag von Materialien zu veredeln ist.
- Ein weites Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens erschließt sich durch die erforderliche Endbearbeitung der Oberfläche von im 3D-Druck hergestellter Bauteile, vor allem dann, wenn es filigrane Bauteile betrifft.
- Insofern handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein universell anwendbares Verfahren, das mit einem vergleichsweise geringen Investitionsaufwand realisiert werden kann und den ökologischen Erfordernissen Rechnung trägt.
- Im Folgenden soll die Erfindung an einem Beispiel näher erläutert werden.
- Rohlingen für Wasserarmaturen, zum Beispiel Badarmaturen, sollen nach dem Herstellungsvorgang von scharfen Kanten, Auffaserungen und Graten befreit werden. Zu diesem Zweck werden die Rohlinge mittels geeigneter Fördertechnik, zum Beispiel mit endloser Hängefördertechnik bekannter Art, in eine Kabine geführt und dort einer erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitung mit einem Gemisch aus einer trilobalen-Polyamidfaser und Korund unterzogen. Die Trilobal-Fasern weisen eine durchschnittliche Länge von 0,75 mm auf. Dieses Gemisch wird mittels mehrerer Strahlpistolen unter Druck auf die Oberfläche dieser Bauteile gestrahlt. Die Strahlpistolen sind fest in unterschiedlichen Positionen so angeordnet, dass alle Teile der Oberfläche bearbeitet werden.
- Eine höhere Flexibilität der Oberflächenbearbeitung von 3D-Teilegeometrien kann erreicht werden, wenn die Strahlpistolen robotergesteuert zum Einsatz kommen. Pistolenart und - anzahl sind abhängig von der Faserart, dem abrasiven Gemisch und dem Qualitätsziel, das in Bezug auf die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit erreicht werden soll. Die Dauer der Oberflächenbearbeitung unterliegt einer sensorgestützten optischen Kontrolle beziehungsweise wird zeitlich nach Erfahrungswerten vorgenommen. Auf den Bauteilen nach der Bearbeitung der Oberfläche verbleibende Faser- und Wirkstoffreste werden abgesaugt.
- Die Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen sich im Besonderen bei der Bearbeitung dreidimensionaler Kleinteile, bei denen es auf Detailgenauigkeit und konstante Qualität ankommt. Mit dem Verfahren wird insbesondere auch gewährleistet, dass ein Grat nicht umgelegt, sondern abgeschliffen wird, gewünschte Oberflächenabschnitte verrundet werden und insgesamt eine glatte Oberfläche erreicht wird.
- Im Verhältnis zur herkömmlichen Bearbeitung derartiger Rohlinge, bei der Schleifbänder unterschiedlicher Breite und in unterschiedlichen Drücken robotergesteuert über die Oberfläche der zu bearbeitenden Bauteile geführt werden, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren, durch einen geringeren Materialeinsatz und Investitionsaufwand sowie durch Nachhaltigkeit aus.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102004007809 A1 [0004]
- EP 2377649 A1 [0005]
- DE 102017124555 B3 [0006]
Claims (10)
- Verfahren zur Bearbeitung einer Oberfläche von Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Bauteile mit Fasern bearbeitet wird und anschließend eventuell auf den Bauteilen verbleibende Faserreste beseitigt werden.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Bauteils durch Fasern im Gemisch mit einem oder mehreren für die Behandlung der Oberfläche geeigneten Wirkstoffen bearbeitet wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass als Fasern tierische, pflanzliche, mineralische, metallische und/oder synthetische Fasern eingesetzt werden. - Verfahren nach mindestens einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass als Fasern Fasern mit einer Länge ≤ 20 mm bis hin zu Mikrofasern verwendet werden. - Verfahren nach mindestens einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass Fasern mit einer runden, flachen, stern-, spiral- und/oder flockenförmigen Ausbildung eingesetzt werden. - Verfahren nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass als Wirkstoff für die Behandlung der Oberfläche Entfettungspulver, abrasiv wirkende Materialien, Pflegemittel oder Poliermittel verwendet werden. - Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung der Oberfläche in einer geschlossenen Kammer im Wirbelbett vorgenommen wird und/oder die Oberfläche des Bauteiles unter Einwirkung zusätzlicher Energie mit den Fasern oder den Fasern im Gemisch mit einem oder mehreren Wirkstoffen bearbeitet wird.
- Verfahren nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Energie durch Anlegen eines elektrischen Feldes mit wechselnder Polarisation, pneumatisch, durch Ultraschall und/oder mit mechanischen Mitteln eingetragen wird. - Verfahren nach mindestens einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche von metallischen Bauteilen, Bauteilen aus Kunststoff, aus keramischen Werkstoffen oder von Bauteilen aus organischen Materialien bearbeitet wird. - Verfahren nach mindestens einem der
Ansprüche 1 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche entfettet, gereinigt, entgratet, entrostet, aufgeraut, geglättet oder poliert wird oder auf die Oberfläche ein Material aufgetragen wird.
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Cited By (1)
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2019
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| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: BOEHNSTEDT LACKIER- & OBERFLAECHENSYSTEME GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: BOEHNSTEDT LACKIER- & OBERFLAECHENSYSTEME GMBH, 12683 BERLIN, DE |
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| R082 | Change of representative |
Representative=s name: MUELLER, WOLFRAM, DIPL.-PHYS. DR. JUR., DE |